FR3039585A1 - ELECTRIC MOTOR FORCE DETECTION NETWORK - Google Patents
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Abstract
La présente invention décrit des systèmes et des procédés permettant d'évaluer une formation et de surveiller un réservoir qui utilisent des mesures de la force électromotrice. Un système de surveillance de puits peut comprendre : une alimentation électrique qui génère un champ électromagnétique dans une formation souterraine ; et un réseau de capteurs de la force électromotrice pour mesurer la force électromotrice au niveau d'un ou de plusieurs points le long d'une longueur du réseau de capteurs de la force électromotrice, le réseau de capteurs de la force électromotrice comprenant un guide d'onde optique et une couche de transduction électro-optique qui recouvre une ou plusieurs longueurs du guide d'onde optique.The present invention describes systems and methods for evaluating a formation and monitoring a tank that utilize electromotive force measurements. A well monitoring system may include: a power supply that generates an electromagnetic field in an underground formation; and a network of electromotive force sensors for measuring the electromotive force at one or more points along a length of the electromotive force sensor array, the electromotive force sensor array including a guide of the electromotive force an optical wave and an electro-optical transducing layer which overlaps one or more lengths of the optical waveguide.
Description
RÉSEAU DE DÉTECTION DE LA FORCE ÉLECTROMOTRICENETWORK FOR DETECTING THE ELECTROMOTIVE FORCE
CONTEXTECONTEXT
[0001] La présente invention décrit des systèmes et des procédés permettant de mesurer une force électromotrice et, plus particulièrement, des procédés et des systèmes pour l'évaluation de la formation et la surveillance du réservoir qui utilisent des mesures de la force électromotrice.The present invention discloses systems and methods for measuring an electromotive force and, more particularly, methods and systems for evaluating the formation and monitoring of the reservoir that utilize electromotive force measurements.
[0002] Une diversité de solutions électromagnétiques de surveillance du réservoir à base de fibre optique a été développée pour l'évaluation de la formation et la surveillance du réservoir. Un certain nombre de ces solutions de surveillance du réservoir à base de fibre optique comprend une technologie de capteurs spécialisés et des applications apparentées. Par ex., des procédés ont été développés pour une détection du champ électrique, du champ magnétique et de l'induction magnétique de la fibre optique basée sur des mesures de la contrainte de la fibre optique. Dans ces procédés, des capteurs électromagnétiques individuels peuvent être liés à un guide d'onde optique et interrogés à distance.[0002] A variety of electromagnetic tank monitoring solutions based on optical fiber has been developed for evaluation of the formation and monitoring of the tank. A number of these fiber optic tank monitoring solutions include specialized sensor technology and related applications. For example, methods have been developed for detecting the electric field, the magnetic field and the magnetic induction of the optical fiber based on measurements of the stress of the optical fiber. In these methods, individual electromagnetic sensors can be linked to an optical waveguide and interrogated remotely.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0003] Les dessins illustrent certains aspects de certains exemples des modes de réalisation de la présente invention, et ne doivent pas servir à limiter ou à définir l'invention.The drawings illustrate certain aspects of certain embodiments of the present invention, and should not be used to limit or define the invention.
[0004] La figure 1 est un schéma d'un exemple de système de détection de la force électromotrice.Figure 1 is a diagram of an example of electromotive force detection system.
[0005] La figure 2 est un schéma d'un exemple de guide d'onde optique recouvert placé dans un câble contenu dans un tube.Figure 2 is a diagram of an example covered optical waveguide placed in a cable contained in a tube.
[0006] Les figures 3-5 sont des schémas illustrant différents exemples d'agencements d'un guide d’onde optique recouvert.Figures 3-5 are diagrams illustrating different examples of arrangements of a covered optical waveguide.
[0007] La figure 6 est un schéma d'un agencement alternatif pour l'installation d'un guide d'onde optique recouvert sur un tubage.Figure 6 is a diagram of an alternative arrangement for the installation of an optical waveguide covered on a casing.
[0008] Les figures 7-10 sont des schémas illustrant différents exemples d’agencements de système de détection de la force électromotrice.Figures 7-10 are diagrams illustrating different examples of electromotive force detection system arrangements.
[0009] La figure 11 est un graphique illustrant un concept de méthanogénèse et de résistivité d’un gisement houiller.Figure 11 is a graph illustrating a concept of methanogenesis and resistivity of a coal field.
[0010] La figure 12 est un schéma illustrant un exemple d'un modèle terrestre d'un réservoir de méthane d’un gisement houiller.Figure 12 is a diagram illustrating an example of a terrestrial model of a methane reservoir of a coal field.
[0011] La figure 13 est un graphique de la résistivité de la houille versus la force électromotrice du modèle dans la figure 12.FIG. 13 is a graph of the resistivity of the coal versus the electromotive force of the model in FIG. 12.
[0012] La figure 14 est un graphique de la résistivité de la houille versus la sensibilité pour le modèle de la figure 12.FIG. 14 is a graph of the resistivity of the coal versus the sensitivity for the model of FIG. 12.
DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION
[0013] La présente invention décrit des systèmes et des procédés permettant de mesurer une force électromotrice et, plus particulièrement, des procédés et des systèmes pour l'évaluation de la formation et la surveillance du réservoir qui utilisent des mesures de la force électromotrice. Les systèmes et les procédés peuvent être utilisés dans le cadre d'un système de surveillance d'un réservoir électromagnétique, qui peut être déployé de façon permanente ou temporaire sur une surface (par ex., le plancher océanique) ou au fond du puits dans des puits uniques ou multiples. Les systèmes et les procédés peuvent être utilisés en association à des sources électriques et/ou électromagnétiques qui peuvent être déployées sur une surface (par ex., le plancher océanique) ou au fond du puits dans des puits uniques ou multiples.The present invention discloses systems and methods for measuring electromotive force and, more particularly, methods and systems for reservoir formation evaluation and monitoring that utilize electromotive force measurements. The systems and methods can be used as part of an electromagnetic tank monitoring system, which can be deployed permanently or temporarily on a surface (eg, the sea floor) or at the bottom of the well in single or multiple wells. The systems and methods can be used in combination with electrical and / or electromagnetic sources that can be deployed on a surface (eg, the sea floor) or at the bottom of the well in single or multiple wells.
[0014] Les systèmes et les procédés peuvent utiliser un guide d'onde optique ayant une ou plusieurs longueurs recouvertes d'une couche de transduction électro-optique pour devenir le capteur électromagnétique. Un champ électromagnétique peut être généré dans la formation qui peut ensuite être détecté le long de la longueur du guide d'onde optique isolé. Des intervalles distincts de guides d'onde optique isolés peuvent être interrogés à distance, qui peuvent être interrogés à distance, par ex., en utilisant l'interférométrie de Sagnac. L'interrogation peut mesurer la force électromotrice à différents points le long de la longueur du guide d'onde optique isolé et non pas la mesure directe du champ électromagnétique.The systems and methods may use an optical waveguide having one or more lengths covered with an electro-optical transduction layer to become the electromagnetic sensor. An electromagnetic field can be generated in the formation which can then be detected along the length of the isolated optical waveguide. Separate intervals of isolated optical waveguides can be interrogated remotely, which can be interrogated remotely, eg, using Sagnac interferometry. The interrogation can measure the electromotive force at different points along the length of the isolated optical waveguide and not the direct measurement of the electromagnetic field.
[0015] Un système de surveillance du puits peut être décrit. Sans limitation, un système de surveillance de puits sera maintenant décrit. Le système de surveillance de puits peut comprendre une alimentation électrique qui génère un champ électromagnétique dans une formation souterraine. Le système de surveillance de puits peut comprendre un réseau de capteurs de la force électromotrice pour la mesure d’une force électromotrice au niveau d’un ou de plusieurs points le long de la longueur du réseau de capteurs de la force électromotrice. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut comprendre un guide d'onde optique et une couche de transduction électro-optique sur une ou plusieurs longueurs du guide d'onde optique. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être installé sur le plancher océanique. Le guide d'onde optique peut être enroulé autour d'un tubage installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être placé dans un intérieur d'un tubage installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être couplé à un extérieur d'un tubage installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être placé dans un câble de fibre optique qui comprend un faisceau de guides d'ondes optiques. La couche de transduction électro-optique peut comprendre un matériau choisi dans le groupe composé d'un matériau piézoélectrique, d'un matériau électrostrictif, et d’une combinaison de ceux-ci. La couche de transduction électro-optique peut comprendre un matériau de transduction électro-optique et un polymère. Une longueur du guide d'onde optique recouverte de la couche de transduction électro-optique peut aller de 1 m à 10 000 m. Le guide d'onde optique peut être périodiquement recouvert de la couche de transduction électro-optique pour donner des couches de transduction électro-optique espacées qui, chacune individuellement, a une longueur allant de 1 m à 1000 m et un espacement allant de 1 m à 1000 m. Le guide d'onde optique est recouvert d'un matériau entre les couches de transduction électro-optique espacées, dans lequel le matériau ne se lie pas à la couche de transduction électro-optique. Le système peut également comprendre un système informatique permettant de surveiller la force électromotrice mesurée.A well monitoring system can be described. Without limitation, a well monitoring system will now be described. The well monitoring system may include a power supply that generates an electromagnetic field in an underground formation. The well monitoring system may include an electromotive force sensor array for measuring an electromotive force at one or more points along the length of the electromotive force sensor array. The electromotive force sensor array may include an optical waveguide and an electro-optic transduction layer on one or more lengths of the optical waveguide. The electromotive force sensor array can be installed in a wellbore. The network of electromotive force sensors can be installed on the seafloor. The optical waveguide may be wrapped around a casing installed in a wellbore. The electromotive force sensor array may be placed in an interior of a casing installed in a wellbore. The electromotive force sensor array may be coupled to an exterior of casing installed in a wellbore. The electromotive force sensor array may be placed in an optical fiber cable that includes a bundle of optical waveguides. The electro-optical transducing layer may comprise a material selected from the group consisting of a piezoelectric material, an electrostrictive material, and a combination thereof. The electro-optical transducing layer may comprise an electro-optical transducing material and a polymer. A length of the optical waveguide coated with the electrooptic transduction layer may range from 1 m to 10,000 m. The optical waveguide may be periodically covered with the electro-optical transducing layer to provide spaced apart electro-optical transducing layers which each individually have a length ranging from 1m to 1000m and spacing of 1m. at 1000 m. The optical waveguide is covered with a material between spaced electro-optical transduction layers, wherein the material does not bind to the electrooptic transduction layer. The system may also include a computer system for monitoring the measured electromotive force.
[0016] Un système de surveillance de puits peut être décrit. Sans limitation, le procédé de surveillance de puits sera maintenant décrit. Le procédé peut comprendre la génération d'un champ électromagnétique dans une formation souterraine. Le procédé peut également comprendre la mesure d'une force électromotrice au niveau d’un ou de plusieurs points le long d'un réseau de capteurs de la force électromotrice. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut comprendre un guide d'onde optique et une couche de transduction électrooptique sur une ou plusieurs longueurs du guide d'onde optique. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être installé sur un plancher océanique. Le guide d'onde optique peut être enroulé autour d'un tubage installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être placé dans un intérieur d'un tubage installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être couplé à un extérieur d'un tubage installé dans un puits de forage. Le réseau de capteurs de la force électromotrice peut être placé dans un câble de fibre optique qui comprend un faisceau de guides d'ondes optiques. La couche de transduction électro-optique peut comprendre un matériau choisi dans le groupe composé d'un matériau piézoélectrique, d'un matériau électrostrictif, et d’une combinaison de ceux-ci. La couche de transduction électro-optique peut comprendre un matériau de transduction électrooptique et un polymère. Une longueur du guide d'onde optique recouverte de la couche de transduction électro-optique peut aller de 1 m à 10 000 m. Le guide d'onde optique peut être périodiquement recouvert de la couche de transduction électro-optique pour donner des couches de transduction électro-optique espacées qui, chacune individuellement, a une longueur allant de 1 m à 1000 m et un espacement allant de 1 m à 1000 m. Le guide d’onde optique est recouvert d’un matériau entre les couches de transduction électro-optique espacées, dans lequel le matériau ne se lie pas à la couche de transduction électro-optique. La mesure de la force électromotrice peut comprendre l’induction d'une contrainte dans le guide optique en réponse au champ électromagnétique. Le procédé peut également comprendre la génération de signal électromagnétique avec un outil câblé descendu dans le puits de forage ; la détection du signal électromagnétique avec le réseau de capteurs de la force électromotrice et la détermination de la réponse de l'impulsion électromotrice du réseau de capteurs de la force électromotrice au niveau d'une ou de plusieurs positions de l'outil câblé. Le procédé peut également comprendre la génération d'un champ électromagnétique avec un outil câblé descendu dans le puits de forage pour exciter le guide d'onde optique ; et la mesure d'un signal acoustique généré par le guide d'onde optique en réponse au champ électromagnétique à l'aide de transducteurs acoustique placés sur l'outil câblé. Le procédé peut également comprendre la surveillance de la force électromotrice mesurée afin de déterminer les intervalles de temps de substitutions de fluide dans la formation souterraine. Le procédé peut également comprendre la surveillance de la force électromotrice mesurée afin de déterminer l'assèchement d'un réservoir de méthane houiller.[0016] A well monitoring system can be described. Without limitation, the well monitoring method will now be described. The method may include generating an electromagnetic field in a subterranean formation. The method may also include measuring an electromotive force at one or more points along an array of electromotive force sensors. The electromotive force sensor array may include an optical waveguide and an electrooptical transduction layer on one or more lengths of the optical waveguide. The electromotive force sensor array can be installed in a wellbore. The network of electromotive force sensors can be installed on an ocean floor. The optical waveguide may be wrapped around a casing installed in a wellbore. The electromotive force sensor array may be placed in an interior of a casing installed in a wellbore. The electromotive force sensor array may be coupled to an exterior of casing installed in a wellbore. The electromotive force sensor array may be placed in an optical fiber cable that includes a bundle of optical waveguides. The electro-optical transducing layer may comprise a material selected from the group consisting of a piezoelectric material, an electrostrictive material, and a combination thereof. The electro-optical transducing layer may comprise an electro-optical transduction material and a polymer. A length of the optical waveguide coated with the electrooptic transduction layer may range from 1 m to 10,000 m. The optical waveguide may be periodically covered with the electro-optical transducing layer to provide spaced apart electro-optical transducing layers which each individually have a length ranging from 1m to 1000m and spacing of 1m. at 1000 m. The optical waveguide is covered with a material between spaced electro-optical transduction layers, wherein the material does not bind to the electrooptic transduction layer. The measurement of the electromotive force can include the induction of a stress in the optical guide in response to the electromagnetic field. The method may also include generating electromagnetic signal with a wired tool lowered into the wellbore; detecting the electromagnetic signal with the electromotive force sensor array and determining the electromotive impulse response of the electromotive force sensor array at one or more positions of the wired tool. The method may also include generating an electromagnetic field with a wired tool lowered into the wellbore to energize the optical waveguide; and measuring an acoustic signal generated by the optical waveguide in response to the electromagnetic field using acoustic transducers placed on the wired tool. The method may also include monitoring the measured electromotive force to determine the time intervals of fluid substitutions in the subterranean formation. The method may also include monitoring the measured electromotive force to determine the drying of a coal bed methane tank.
[0017] La figure 1 illustre un exemple de système de surveillance de puits 100 pour une utilisation dans un puits souterrain. Même s'il n'est pas illustré, une plateforme de forage peut être utilisée pour creuser et compléter un puits de façon type. Le système de forage peut comprendre un train de forage ayant des capacités de mesure pendant le forage (MWD) ou de diagraphie pendant le forage (LWD). L'exemple illustratif de la figure 1 peut être utilisé avec l’un quelconque des procédés et des systèmes décrits ici.FIG. 1 illustrates an exemplary well monitoring system 100 for use in an underground well. Although not illustrated, a drilling platform can be used to dig and complete a well in a typical manner. The drilling system may include a drill string having measurement capabilities during drilling (MWD) or borehole logging (LWD). The illustrative example of Figure 1 may be used with any of the methods and systems described herein.
[0018] Comme il est illustré, un puits de forage 102 peut se prolonger à travers la formation souterraine 104. Tandis que le puits de forage 102 est illustré comme se prolongeant globalement verticalement dans la formation souterraine 104, les principes décrits ici sont aussi applicables à des puits de forage qui se prolongent selon un certain angle à travers la formation souterraine 104, tels que des puits de forage horizontaux et déviés. Un tubage 106 peut être placé dans le puits de forage 102. Du ciment 108 peut entourer le tubage 106 dans le puits de forage 102. Le puits peut être adapté pour guider un fluide souhaité (par ex., du pétrole et/ou du gaz) à partir du fond de puits de forage 102 vers la surface 110.As illustrated, a wellbore 102 may extend through the subterranean formation 104. While the wellbore 102 is illustrated as extending vertically vertically into the subterranean formation 104, the principles described herein are also applicable. drilling wells that extend at an angle through the subterranean formation 104, such as horizontal and deviated wellbores. A casing 106 may be placed in the wellbore 102. Cement 108 may surround the casing 106 in the wellbore 102. The well may be adapted to guide a desired fluid (e.g., oil and / or gas ) from the bottom of the wellbore 102 to the surface 110.
[0019] Le système de surveillance du puits 100 peut comprendre une source d'alimentation 112 pour l'injection de courant dans la formation souterraine 104 à travers le tubage 106. La source d'alimentation 112 peut être couplée entre le tubage 106 et une électrode de retour 114. Étant donné que le tubage 106 peut être un matériau conducteur d'électricité (par ex., de l'acier au carbone), il peut agir comme une électrode source pour le flux de courant vers la formation souterraine 104 entourant le puits de forage 102. Le tubage 106 peut également être formé d'autres matériaux, tels que la fibre de verre, par ex., lorsqu'il n'est pas utilisé pour transmettre un courant à partir d'une source d'alimentation 112. La source d'alimentation 112 peut être couplée au tubage 106 au niveau d'une diversité d'emplacements appropriés, par ex., au niveau de la tête de puits ou du tubage 106 dans le puits de forage 102. De multiples connexions de la source d'alimentation 112 avec le tubage 106 peuvent être réalisées si nécessaire. Comme il est illustré, l'électrode de retour 114 doit être placée loin du tubage 106 et en dessous de la surface 110. La grandeur et la distribution du flux de courant dans la formation souterraine 104 peuvent varier selon la source de la tension et le profil de résistivité de la formation.The well monitoring system 100 may comprise a power source 112 for the injection of current into the subterranean formation 104 through the casing 106. The supply source 112 may be coupled between the casing 106 and a casing 106. return electrode 114. Since the casing 106 may be an electrically conductive material (eg, carbon steel), it may act as a source electrode for the flow of current to the surrounding subsurface formation 104 the wellbore 102. The tubing 106 may also be formed of other materials, such as fiberglass, e.g., when it is not used to transmit a current from a power source 112. The power source 112 may be coupled to the casing 106 at a variety of suitable locations, e.g., at the wellhead or casing 106 in the wellbore 102. Multiple connections of the power source 112 with the casing 106 may be made if necessary. As illustrated, the return electrode 114 should be located away from the casing 106 and below the surface 110. The magnitude and distribution of the flow of current in the subterranean formation 104 can vary depending on the source of the voltage and the resistivity profile of the formation.
[0020] Le système de surveillance du puits 100 peut également comprendre un câble de fibre optique 116. Comme il est illustré, le câble de fibre optique 116 peut être placé dans le puits de forage 102. Par ex., le câble de fibre optique 116 peut être placé le long d'une partie externe du tubage 106. Par ailleurs, le câble de fibre optique 116 peut être placé dans, ou couplé à une partie interne, du tubage 106. Toujours en référence à la figure 2, qui illustre un exemple de câble de fibre optique 116 avec une partie découpée de sorte que l'intérieur du câble de fibre optique 116 soit illustré. Dans la figure 2, le câble de fibre optique 116 peut comprendre un faisceau de guides d'ondes optique 118. Les guides d'ondes optiques 118 peuvent chacun être un guide d'onde optique monomodal ou multimodal. Des exemples de guides d'ondes optiques 118 convenables peuvent comprendre des fibres optiques et/ou des rubans optiques avec un cœur en silice ou en plastique. Les guides d'ondes optiques 118 peuvent chacun être déposé dans un tampon polymère 120. Le tampon polymère 120 peut être un quelconque tampon polymère permettant de protéger l'intérieur des guides d'ondes optiques 118 contre les dommages, par ex., un tampon polymère en polyimide ou en acrylate. Comme l’illustre la figure 2, les guides d'ondes optiques 118 peuvent être regroupés en faisceaux dans une chemise 122. La chemise 122 peut comprendre une ou plusieurs couches et peut également comprendre un quelconque matériau approprié pour la protection des guides d'ondes optiques 118. Des exemples de tels matériaux peuvent comprendre, sans limitation, des plastiques, des métaux, etc. Dans la figure 2, la chemise 122 peut comprendre une couche de polymère 124 et une couche métallique 126. Alors que la FIG. 2 illustre un faisceau de guides d'ondes optiques 118 dans le câble de fibre optique 116, d'autres configurations du câble de fibre optique 116 peuvent être utilisées, comme, par ex., un guide d'onde optique unique 118 placé dans la chemise 122.The well monitoring system 100 may also include an optical fiber cable 116. As illustrated, the optical fiber cable 116 may be placed in the wellbore 102. For example, the optical fiber cable 116 may be placed along an outer portion of the casing 106. In addition, the optical fiber cable 116 may be placed in or coupled to an inner portion of the casing 106. Still with reference to FIG. an example of an optical fiber cable 116 with a cut-out portion so that the inside of the optical fiber cable 116 is illustrated. In FIG. 2, the optical fiber cable 116 may comprise an optical waveguide beam 118. The optical waveguides 118 may each be a monomodal or multimodal optical waveguide. Examples of suitable optical waveguides 118 may include optical fibers and / or optical ribbons with a silica or plastic core. The optical waveguides 118 may each be deposited in a polymer pad 120. The polymer pad 120 may be any polymeric pad to protect the interior of the optical waveguides 118 from damage, eg, a buffer polymer made of polyimide or acrylate. As illustrated in FIG. 2, the optical waveguides 118 may be bundled into a jacket 122. The jacket 122 may comprise one or more layers and may also include any suitable material for protecting the waveguides. Examples of such materials may include, without limitation, plastics, metals, etc. In FIG. 2, the jacket 122 may comprise a polymer layer 124 and a metal layer 126. While FIG. 2 illustrates an optical waveguide bundle 118 in the optical fiber cable 116, other configurations of the optical fiber cable 116 may be used, such as, for example, a single optical waveguide 118 placed in the shirt 122.
[0021] Comme il est illustré dans la figure 2, au moins l'un des guides d'ondes optiques 118 peut être au moins partiellement recouvert d'une couche de transduction électro-optique 128. Lorsque la couche de transduction électro-optique 128 est exposé à un champ électromagnétique variable dans le temps, par ex., avec un composant dans la direction de l'axe du guide d'onde optique 118, la couche de transduction électro-optique 128 peut subir une déformation, comme, par ex., une expansion ou une contraction. Le couplage mécanique de la couche de transduction électro-optique 128 au guide d'onde optique 118 doit assurer que la déformation de la couche de transduction électro-optique 128 puisse être transférée au guide d'onde optique 118, modulant ainsi la lumière voyageant à travers le guide d'onde optique 118. Le signal modulé peut voyager le long du même guide d'onde optique 118 ou d'un autre guide d'onde optique vers un générâteur/détecteur de signal 130 (FIG. 1) au niveau duquel le signal peut être démodulé et la perturbation correspondante déterminée. Ceci peut prévenir le besoin d'un circuit de multiplexage au fond du puits. La contrainte induite dans le guide d'onde optique 118 peut être proportionnelle à la force électromotrice. Des variations au niveau de la force électromotrice avec le temps peuvent être déterminées. En suivant ces variations, on peut déterminer si les propriétés électromagnétiques, telles que la résistivité, de la formation souterraine 104 se sont modifiées, par ex., en raison de la substitution du fluide dans le réservoir. L'interrogation du guide d'onde optique 118 sur différentes longueurs revêtues de la couche de transduction électrooptique 128 peut permettre au guide d'onde optique 118 de fonctionner comme un réseau de capteurs pour mesurer la force électromotrice au niveau de différents points le long de la longueur du câble de fibre optique 116.As illustrated in Figure 2, at least one of the optical waveguides 118 may be at least partially covered by an electro-optical transduction layer 128. When the electro-optical transduction layer 128 is exposed to a time-varying electromagnetic field, e.g., with a component in the direction of the axis of the optical waveguide 118, the electro-optical transducing layer 128 may be deformed, as, e.g. ., expansion or contraction. The mechanical coupling of the electro-optical transducing layer 128 to the optical waveguide 118 must ensure that deformation of the electro-optical transducing layer 128 can be transferred to the optical waveguide 118, thus modulating light traveling to through the optical waveguide 118. The modulated signal may travel along the same optical waveguide 118 or other optical waveguide to a signal generator / detector 130 (FIG.1) at which the signal can be demodulated and the corresponding perturbation determined. This can prevent the need for a multiplexing circuit at the bottom of the well. The stress induced in the optical waveguide 118 may be proportional to the electromotive force. Variations in the electromotive force over time can be determined. By following these variations, it can be determined whether the electromagnetic properties, such as the resistivity, of the subsurface formation 104 have changed, e.g., due to the substitution of the fluid in the reservoir. The interrogation of the optical waveguide 118 at different lengths coated with the electro-optical transducing layer 128 may allow the optical waveguide 118 to function as a network of sensors for measuring the electromotive force at different points along the the length of the optical fiber cable 116.
[0022] La couche de transduction électro-optique 128 peut comprendre un quelconque matériau approprié permettant d'induire une contrainte au niveau du guide d'onde optique 118 en réponse au champ électromagnétique. Des exemples de tels matériaux peuvent comprendre, sans limitation, des matériaux piézoélectriques et des matériaux électrorestrictifs. Des combinaisons de matériaux appropriés peuvent également être utilisées. Des exemples spécifiques de tels matériaux peuvent comprendre le titanate-zireonate de plomb (PZT), le niobate de plomb et de magnésium, le niobate de plomb et de nickel, le niobate de plomb et de manganèse, le stannate d’antimoine et de plomb, le niobate de zinc et de plomb, le titanate de plomb, le tantalate de plomb et de magnésium, le tantalate de plomb et de nickel, le titanate de plomb dopé, le niobate de plomb et de magnésium (PT:PMN), et des combinaisons de ceux-ci. Les matériaux piézoélectriques/électrostrictifs précédents peuvent également comprendre un additif de l'oxyde ou d’un autre type de composé de, par ex., le lanthane, le baryum, le niobium, le zinc, le cérium, lè cadmium, le chrome, le cobalt, l'antimoine, le fer, l'yttrium, le tantale, le tungstène, le nickel, le manganèse, le lithium, le strontium et le bismuth. La couche de transduction électro-optique 128 peut également être un composite qui comprend un matériau piézoélectrique/électrostrictif et un polymère. Par exemple, le matériau piézoélectrique/électrostrictif peut être dispersé dans une matrice de polymère. Des exemples de polymères appropriés peuvent comprendre, sans limitation, le fluorure de polyvinylidène (PVDF). Le composite de la couche de transduction électro-optique 128 comprend un composite du matériau piézoélectrique/électrorestrictif et le polymère peut procurer les fonctions de la couche de transducteur électrooptique 128 et du tampon polymère 120 et donc il peut être utilisé à la place tampon polymère 120.The electro-optical transducing layer 128 may comprise any suitable material for inducing stress at the optical waveguide 118 in response to the electromagnetic field. Examples of such materials may include, but are not limited to, piezoelectric materials and electrorestrictive materials. Suitable combinations of materials may also be used. Specific examples of such materials may include lead titanate-zirconate (PZT), lead and magnesium niobate, lead and nickel niobate, lead and manganese niobate, antimony and lead stannate , zinc and lead niobate, lead titanate, lead and magnesium tantalate, lead and nickel tantalate, doped lead titanate, lead and magnesium niobate (PT: PMN), and combinations of these. The foregoing piezoelectric / electrostrictive materials may also comprise an additive of the oxide or other type of compound of, for example, lanthanum, barium, niobium, zinc, cerium, cadmium, chromium, cobalt, antimony, iron, yttrium, tantalum, tungsten, nickel, manganese, lithium, strontium and bismuth. The electro-optical transducing layer 128 may also be a composite which comprises a piezoelectric / electrostrictive material and a polymer. For example, the piezoelectric / electrostrictive material may be dispersed in a polymer matrix. Examples of suitable polymers may include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride (PVDF). The composite of the electro-optical transducing layer 128 comprises a composite of the piezoelectric / electrorestrictive material and the polymer can provide the functions of the electro-optical transducer layer 128 and the polymer pad 120 and thus it can be used in the polymer buffer place 120 .
[0023] Certains matériaux électrorestrictifs, par ex., PT:PMN) peuvent avoir des températures de Curie relativement faibles, par ex., 150 °C, ce qui pourrait limiter leur utilisation dans des puits à température élevée, tels que des puits en eau profonde. Cependant, nonobstant ces limites de température pour certains matériaux, le système de surveillance du puits 100 peut toujours être utilisé dans des puits offshore et terrestre. Par ex., les températures du réservoir des zones cibles du méthane houiller dans certaines régions (par ex., le basin Black Warrior dans l'ouest de l'Alabama) peut généralement aller de 27 à 57 °C. Mais également, te guide d’onde optique 118 avec la couche de transduction électro-optique 128 peuvent également être utilisés sur le plancher océanique, où la température peut être faible, par ex., allant de 0 à 30 °C, ou au niveau de la surface 110 où la température peut se situer entre 0 et 60 °C.Some electrorestrictive materials, eg, PT: PMN) may have relatively low Curie temperatures, e.g., 150 ° C, which could limit their use in high temperature wells, such as wells. deep water. However, notwithstanding these temperature limits for some materials, well monitoring system 100 can still be used in offshore and onshore wells. For example, target tank temperatures for coal bed methane in some areas (eg, Black Warrior Basin in western Alabama) can typically range from 27 to 57 ° C. But also, the optical waveguide 118 with the electro-optical transducing layer 128 can also be used on the sea floor, where the temperature can be low, e.g., 0 to 30 ° C, or at the of the surface 110 where the temperature can be between 0 and 60 ° C.
[0024] Une quelconque technique appropriée peut être utilisée pour enrober la couche de transduction électro-optique 128 sur le guide d'onde optique 118. L'homogénéité de la liaison entre le guide d'onde optique 118 et la couche de transduction électro-optique 128 peut assurer que l'électrostriction soit précisément transférée à la contrainte de la fibre. Une quelconque différence de température et de contrainte de gravité entre la couche de transduction électrooptique 128 et le guide d'onde optique 118 peut entraîner des stress uniformes, des fractures et même des cassures. Afin de limiter de tels endommagements, la couche de transduction électrooptique 128 peut posséder des coupures partielles ou totales pour libérer la tension au cours du déploiement. Ceci peut être particulièrement applicable pour la contrainte induite par gravité dans les systèmes déployés par câble de travail suspendu librement. La couche de transduction électro-optique 128 peut avoir une épaisseur, par ex., d'environ 15 microns à environ 60 microns.Any suitable technique may be used to coat the electro-optical transducing layer 128 on the optical waveguide 118. The homogeneity of the bond between the optical waveguide 118 and the electron transduction layer Optical 128 can ensure that the electrostriction is accurately transferred to the stress of the fiber. Any difference in temperature and gravity stress between the electro-optical transducing layer 128 and the optical waveguide 118 can result in uniform stresses, fractures, and even breaks. In order to limit such damages, the electro-optical transduction layer 128 may have partial or total cuts to release the voltage during deployment. This may be particularly applicable for gravity-induced stress in systems deployed by freely suspended work cable. The electro-optical transducing layer 128 may have a thickness, e.g., from about 15 microns to about 60 microns.
[0025] En se référant encore une fois à la FIG. 1, le câble de fibre optique 116 peut être couplé à un générateur/détecteur de signal 130 au niveau de la surface 110 qui peut générer un signal qui doit être transmis vers le fond du puits. Comme exemple, le câble de fibre optique 116 peut se terminer au niveau d'une interface de surface avec un port optique adapté pour la ou les fibres de couplage (par ex., des guides d’ondes optique 118) dans le câble de fibre optique 116 vers une source lumineuse et un détecteur dans le générateur/détecteur de signal 130. La source lumineuse peut transmettre des impulsions lumineuses le long du câble de fibre optique 116. La contrainte induite le long de l'un ou des plusieurs guides d’ondes optiques 118 dans le câble de fibre optique 116 par la couche de transduction électro-optique 128 peut modifier les impulsions lumineuses pour fournir des mesures, par ex., de la force électromotrice. Ces modifications peuvent affecter le contenu en amplitude, en phase et en fréquence des impulsions lumineuses, permettant aux détecteurs de produire, en réponse, un signal de sortie électrique indicatif des mesures du récepteur. Certains systèmes peuvent utiliser de multiples fibres, dans lequel cas, une source lumineuse et un détecteur supplémentaires peuvent être utilisés pour chaque fibre, ou la source et le détecteur existant peuvent être commutés périodiquement entre les fibres. Le générateur/détecteur de signal 130 peut utiliser des techniques d'interrogation pour extraire et démoduler la contrainte imposée au niveau de différents emplacements le long du guide d'onde optique 118 permettant la détermination de la force électromotrice au niveau de différents emplacements le long de la longueur du guide d'onde optique 118. De cette façon, par ex., la résistivité peut être cartographiée le long du câble de fibre optique 116.[0025] Referring again to FIG. 1, the optical fiber cable 116 may be coupled to a signal generator / detector 130 at the surface 110 which may generate a signal to be transmitted to the bottom of the well. As an example, the optical fiber cable 116 may terminate at a surface interface with an optical port adapted for the one or more coupling fibers (e.g., optical waveguides 118) in the fiber cable. The light source may transmit light pulses along the optical fiber cable 116. The constraint induced along one or more waveguides Optical waves 118 in the optical fiber cable 116 through the electro-optical transducing layer 128 can modify the light pulses to provide measurements, e.g., of the electromotive force. These changes may affect the amplitude, phase, and frequency content of the light pulses, allowing the detectors to produce, in response, an electrical output signal indicative of receiver measurements. Some systems may use multiple fibers, in which case an additional light source and detector may be used for each fiber, or the existing source and detector may be periodically switched between the fibers. The signal generator / detector 130 may use interrogation techniques to extract and demodulate the constraint imposed at different locations along the optical waveguide 118 for determining the electromotive force at different locations along the the length of the optical waveguide 118. In this way, e.g., the resistivity can be mapped along the optical fiber cable 116.
[0026] Le générateur/détecteur de signal 130 peut être couplé à un système informatique 132 qui peut être couplé à un générateur/détecteur de signal à travers une ligne de contrôle 134. Le système informatique 132 peut comprendre une unité de traitement central 136, un écran 138 et un dispositif de saisie 140 (par ex., un clavier, une souris, etc.) aussi bien qu'un support informatique 142 (par ex., des disques optiques, des disques magnétiques) qui peuvent stocker un code représentatif des procédés susmentionnés. Le système informatique 132 peut être adapté pour recevoir des signaux provenant du générateur/détecteur de signal 130 représentatif des mesures de la force électromotrice. Le système informatique 132 peut agir comme un système d'acquisition de données et possiblement comme un système de traitement de données qui analyse les mesures de la force électromotrice, par ex., afin d'obtenir des paramètres souterrains et de les surveiller au cours du temps. Les mesures de la force électromotrice reçues au niveau du système informatique 132 peuvent être interprétées en termes d'un modèle de résistivité de la formation souterraine 104. Le modèle de résistivité peut, à son tour, être interprété en termes de fluide dans les pores de la formation, permettant la surveillance des fluides du réservoir au cours du temps, permettant la détermination de la substitution de fluide pendant une injection d'eau et un assèchement.The signal generator / detector 130 may be coupled to a computer system 132 which may be coupled to a signal generator / detector through a control line 134. The computer system 132 may comprise a central processing unit 136, a screen 138 and a capture device 140 (eg, keyboard, mouse, etc.) as well as a computer medium 142 (eg, optical disks, magnetic disks) which can store a representative code aforementioned methods. The computer system 132 may be adapted to receive signals from the signal generator / detector 130 representative of the electromotive force measurements. The computer system 132 may act as a data acquisition system and possibly as a data processing system that analyzes the measurements of the electromotive force, eg, to obtain subterranean parameters and to monitor them during the course of time. time. The electromotive force measurements received at the computer system 132 can be interpreted in terms of a resistivity model of the subterranean formation 104. The resistivity model can, in turn, be interpreted in terms of fluid in the pores of the the formation, allowing the monitoring of reservoir fluids over time, allowing the determination of fluid substitution during water injection and dewatering.
[0027] En se référant maintenant aux figures 3-5, plusieurs exemples d'un guide d'onde optique 118 au moins partiellement revêtu d'une couche de transduction électro-optique 128 sont illustrés. Dans chacun de ces exemples, au moins une longueur du guide optique 118 est recouverte de la couche de transduction électro-optique 128. Comme il est illustré, le guide d’onde optique 118 peut former une boucle optique et être couplé à un générateur/détecteur de signal 130 pour l'interrogation. Une quelconque technique appropriée d'interrogation du guide d'onde optique 118 pour les mesures de contrainte distribuées peut être utilisée, y compris les techniques d’interrogation qui utilisent des procédés interférométriques tels que Mach-Zehnder, Michelson. Sagnac, Cabry-Perot, etc. Même si les techniques d'interrogation ne sont pas décrites en détail ici. un décalage de phase mesuré peut représenter une mesure de la contrainte induite et. ainsi, une mesure de la force électromotrice. Le guide d'onde optique 118 peut être déployé à l'intérieur d'un câble renfermé dans le tubage, tel que le câble de fibre optique 116 de la figure 1.Referring now to Figures 3-5, several examples of an optical waveguide 118 at least partially coated with an electro-optical transduction layer 128 are illustrated. In each of these examples, at least one length of the optical guide 118 is covered with the electro-optical transduction layer 128. As illustrated, the optical waveguide 118 can form an optical loop and be coupled to a generator / signal detector 130 for interrogation. Any suitable interrogation technique of the optical waveguide 118 for distributed stress measurements may be used, including interrogation techniques that utilize interferometric methods such as Mach-Zehnder, Michelson. Sagnac, Cabry-Perot, etc. Even if the interrogation techniques are not described in detail here. a measured phase shift may represent a measure of the stress induced and. thus, a measure of the electromotive force. The optical waveguide 118 may be deployed within a cable enclosed in the casing, such as the optical fiber cable 116 of FIG.
[0028] Dans l’exemple de la figure 3, une longueur du guide d'onde optique 118 peut être recouverte par la couche de transduction électro-optique 128 du point 142 jusqu'au point 144, par lequel le guide d’onde optique 118 du point 146 au point 148 ne comprend pas de revêtement de transduction électro-optique. La longueur du guide d'onde optique 118 recouverte de la couche de transduction électro-optique 128 peut aller de 10 m à 10 000 m, par ailleurs, environ 10 m ou plus, environ 50 m, environ 100 m, environ 500 m ou plus, environ 1000 m ou plus.In the example of FIG. 3, a length of the optical waveguide 118 may be covered by the electro-optical transduction layer 128 from point 142 to point 144, through which the optical waveguide 118 of point 146 to point 148 does not include an electro-optic transduction coating. The length of the optical waveguide 118 covered with the electro-optical transducing layer 128 may range from 10 m to 10,000 m, moreover, about 10 m or more, about 50 m, about 100 m, about 500 m or more, about 1000 m or more.
[0029] Dans l’exemple de la figure 4, le guide d'onde optique 118 peut comprendre une pluralité de couches de transduction électro-optique 128 espacée le long du guide d'onde optique 118. Le restant du guide d’onde optique 118 pourrait ne pas comprendre un revêtement de transduction électro-optique. Le guide d'onde optique 118 pourrait ne nécessiter qu'un revêtement périodique étant donné que certaines parties du guide d'onde optique 118 peuvent être placées dans une ou des formations qui ne sont pas d'intérêt. Une quelconque technique appropriée utilisée pour préparer un guide d’onde optique 118 avec des couches de transduction électro-optique 128 espacées, y compris un épissage des guides d'ondes optiques recouverts et non-recouverts, l'un vers l'autre, pour former le guide d’onde optique 118. La longueur des couches de transduction électro-optique 128 espacées peut aller de 1 m à 1000 m avec un espacement allant de 1 m à 1000 m. Par ex., les couches de transduction électro-optique 128 peuvent avoir une longueur d'environ 1 m avec un espacement d’environ 2 m. Comme autre exemple, les couches de transduction électro-optique 128 peuvent avoir une longueur d’environ 10 m avec un espacement d'environ 1 m. La longueur et l'espacement des couches de transduction électro-optique 128 peuvent être choisis pour donner une sensibilité souhaitée pour la détection de la force électromotrice. Le guide d'onde optique 118 peut également n'être recouvert que périodiquement par les couches de transduction électro-optique 128 afin d'éviter dès schémas de contrainte prévisibles sur le guide d’onde optique 118.In the example of FIG. 4, the optical waveguide 118 may comprise a plurality of electro-optical transduction layers 128 spaced along the optical waveguide 118. The remainder of the optical waveguide 118 may not include an electro-optic transduction coating. Optical waveguide 118 may need only periodic coating since parts of optical waveguide 118 may be placed in one or more formations that are not of interest. Any suitable technique used to prepare an optical waveguide 118 with spaced apart electro-optic transduction layers 128, including splicing of the covered and uncoated optical waveguides, toward each other for forming the optical waveguide 118. The length of the spaced electro-optical transduction layers 128 may range from 1m to 1000m with a spacing of from 1m to 1000m. For example, the electro-optic transduction layers 128 may be about 1 m in length with a spacing of about 2 m. As another example, the electro-optic transduction layers 128 may be about 10 m in length with a spacing of about 1 m. The length and spacing of the electro-optical transducing layers 128 may be selected to provide a desired sensitivity for electromotive force detection. The optical waveguide 118 may also be covered only periodically by the electro-optical transducing layers 128 to avoid predictable stress patterns on the optical waveguide 118.
[0030] Dans l'exemple de la figure 5, le guide d'onde optique 118 peut être périodiquement recouvert d'un matériau 148 qui ne démontre pas d'électrostriction. Des exemples de matériaux 148 peuvent comprendre, sans limitation, une gaine de fibre standard. Comme il est illustré, le matériau 148 peut être espacé le long du guide d'onde optique 118. Par conséquent, lorsque le guide d'onde optique 118 est recouvert par des couches de transduction électro-optique 128, les couches de transduction électro-optique 128 ne se lient que périodiquement au guide d'onde optique 118, par ex., lorsque le matériau 148 est absent. La longueur et l'espacement du matériau 148 peuvent être choisis, par ex., en se basant sur une sensibilité souhaitée par rapport à la détection de la force électromotrice.In the example of Figure 5, the optical waveguide 118 may be periodically covered with a material 148 which does not demonstrate electrostriction. Examples of materials 148 may include, without limitation, a standard fiber sheath. As illustrated, the material 148 may be spaced along the optical waveguide 118. Therefore, when the optical waveguide 118 is covered by electro-optic transduction layers 128, the electro-optical transduction layers 128 optical 128 only periodically binds to the optical waveguide 118, e.g., when the material 148 is absent. The length and spacing of the material 148 may be selected, e.g., based on a desired sensitivity with respect to the detection of the electromotive force.
[0031 ] Comme il a été précédemment décrit, la ou les couches de transduction électro optique 128 sur le guide d'onde optique 118 peuvent être utilisées dans la mesure de la force électromotrice. La force électromotrice (V), mesurée en volts, peut être définie comme l’intégrale linéaire du champ électromagnétique E le long d'un trajet I entre les points a et b le long de la direction de l'axe du guide d'onde optique :As previously described, the electro-optical transduction layer (s) 128 on the optical waveguide 118 may be used in the measurement of the electromotive force. The electromotive force (V), measured in volts, can be defined as the linear integral of the electromagnetic field E along a path I between points a and b along the direction of the waveguide axis optical:
0) dans laquelle les vecteurs E et dl sont colinéaires. La convention pour une quantité intégrale linéaire telle que la force électromotrice est une référence positive au début du trajet d'intégration.0) in which the vectors E and dl are collinear. The convention for an integral linear quantity such as the electromotive force is a positive reference at the beginning of the integration path.
[0032] Étant donné que la ou les couches de transduction électro-optique 128 peuvent être exposées à un champ électromagnétique variant dans le temps, par ex., avec un composant dans la direction de l’axe du guide d'onde optique 118, la ou les couches de transduction optique 128 peuvent se déformer et, ainsi, produire une contrainte correspondante dans le guide d'onde optique.Since the electro-optical transduction layer (s) 128 may be exposed to a time-varying electromagnetic field, e.g., with a component in the direction of the optical waveguide axis 118, the optical transduction layer (s) 128 may deform and thus produce a corresponding constraint in the optical waveguide.
[0033] La ou les couches de transduction électro-optique 128 peuvent comprendre un matériau électro-restrictif, tel qu'une céramique piézoélectrique, dans laquelle la contrainte dans le guide d'onde optique 118 peut être linéairement proportionnelle à la force électromotrice :The electro-optical transduction layer (s) 128 may comprise an electro-restrictive material, such as a piezoelectric ceramic, in which the stress in the optical waveguide 118 may be linearly proportional to the electromotive force:
(2) dans laquelle k représente le paramètre de réponse électro-restrictive pour la ou les couches de transduction électro-optique 128.(2) wherein k represents the electro-restrictive response parameter for the electrooptic transduction layer (s) 128.
[0034] La ou les couches de transduction électro-optique 128 peuvent comprendre un matériau électro-restrictif, tel qu'une céramique électrorestrictive, dans laquelle la contrainte dans le guide d'onde optique 118 peut être linéairement proportionnelle au carré de la force élèctromotrice :The electro-optical transduction layer (s) 128 may comprise an electro-restrictive material, such as an electrorestrictive ceramic, in which the stress in the optical waveguide 118 may be linearly proportional to the square of the electromotive force. :
(3) dans laquelle k représente le paramètre de réponse électro-restrictive pour la ou les couches de transduction électro-optique 128.(3) wherein k represents the electro-restrictive response parameter for the electro-optical transduction layer (s) 128.
[0035] La fibre optique peut être excitée par un champ électromagnétique externe de faible fréquence harmonique dans le temps, qui induit une contrainte le long de la direction de l'axe du guide d'onde optique. En mesurant à distance la contrainte le long de la direction de l'axe du guide d'onde optique, et en connaissant la relation fonctionnelle entre la contrainte et la force électromotrice à faible fréquence et harmonique dans le temps VncosQt, que ce soit par les équations (2) ou (3), la force électromotrice peut être détectée.The optical fiber can be excited by an external electromagnetic field of low harmonic frequency over time, which induces a stress along the direction of the axis of the optical waveguide. By remotely measuring the stress along the direction of the axis of the optical waveguide, and knowing the functional relationship between the stress and the low frequency and harmonic electromotive force over time VncosQt, whether by the equations (2) or (3), the electromotive force can be detected.
[0036] Un voltage porteur à fréquence élevée V0)cosœt peut être appliqué à travers la ou les couches de transduction électro-optique 128 alors que la force électromotrice VncosQt i à faible fréquence est détectée. La réponse électrorestrictive non linéaire peut entraîner un mélange des signaux de sorte que les signaux de faible fréquence au niveau de Ω peuvent être convertis en contraintes aux fréquences de bande latérale ω±Ω. Ceci peut représenter un avantage, permettant la détection de la force électromotrice à des fréquences plus élevées au niveau desquelles \e Vf bruit électromagnétique à faible fréquence (par ex., provenant des courants telluriques) peut ne pas être dominant, entraînant un signal sur bruit amélioré.A high frequency carrier voltage V0) coset may be applied through the electro-optical transduction layer (s) 128 while the electromotive force VncosQt i at low frequency is detected. The non-linear electrorestrictive response may cause signal mixing so that low frequency signals at Ω can be converted into stresses at ω ± Ω sideband frequencies. This may be an advantage, allowing the electromotive force to be detected at higher frequencies at which low frequency electromagnetic noise (e.g. from telluric currents) may not be dominant, resulting in a signal on noise. improved.
[0037] En se référant maintenant à la figure 6, un autre exemple d'agencement d'un guide d'onde optique 118 au moins partiellement recouvert de transduction électro-optique 128 est illustré. Dans l'exemple de la figure 6, le guide d'onde optique 118 peut être enroulé autour du tubage 106 ou un autre équipement de fond de puits, tel qu'un tube de production, un corps d'outil, une ligne câblée, etc. En général, les systèmes et les procédés divulgués ici peuvent avoir une sensibilité le long de la direction du guide d'onde optique 118. Cependant, en enroulant le guide d'onde optique 118 autour du tubage 106, tel que le démontre la figure 6, une sensibilité azimut peut être obtenue. Comme il sera compris, le guide d'onde optique 118 peut être déployé à l'intérieur d’un câble renfermé dans le tubage, tel que le câble de fibre optique 116 illustré dans la figure 2, par exemple.Referring now to Figure 6, another exemplary arrangement of an optical waveguide 118 at least partially covered with electro-optical transduction 128 is illustrated. In the example of FIG. 6, the optical waveguide 118 may be wound around the casing 106 or other downhole equipment, such as a production tube, a tool body, a cable line, etc. In general, the systems and methods disclosed herein may have a sensitivity along the direction of the optical waveguide 118. However, by winding the optical waveguide 118 around the casing 106, as shown in FIG. , an azimuth sensitivity can be obtained. As will be understood, the optical waveguide 118 may be deployed within a cable enclosed within the casing, such as the fiber optic cable 116 shown in FIG. 2, for example.
[0038] La figure 7 illustre un autre exemple d'un système de surveillance de puits 100 qui peut être représentatif d'un puits qui est surveillé à l’aide d'un câble de fibre optique 116, qui peut contenir un guide d'onde optique 118 au moins partiellement recouvert d'une ou des couches de transduction électro-optique 128, tel que le démontre les figures 2-5, par exemple. Dans l'exemple de la figure 7, une série de clapets 150 peut être utilisée pour coiffer le puits. Un tubage 106 peut être placé dans le puits de forage 102. Un tube de production ou une ligne câblée 152 peut être insérée dans le tubage 106. Le câble de fibre optique 116 peut être couplé à l'intérieur du tubage 106, soit par fixation à une partie interne du tubage 106 ou à un tube de production ou une ligne câblée 152. Par ailleurs, le câble de fibre optique 116 peut être placé dans, ou couplé à une partie interne, du tubage 106. Le câble de fibre optique 116 peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes optiques 118 (par ex. Les figures 2-5) fonctionnent comme un réseau de capteurs permettant de mesurer la force électromotrice au niveau de différents points le long de la longueur du câble de fibre optique 116. Des informations spécifiques concernant les fluides dans la formation souterraine 104 peuvent être déduites de l'analyse du signal provenant du câble de fibre optique 116. Le générateur/détecteur de signal 130 peut être couplé au câble de fibre optique 116 pour la réception des signaux provenant du câble de fibre optique 116.FIG. 7 illustrates another example of a well monitoring system 100 which may be representative of a well which is monitored using an optical fiber cable 116, which may contain a guide for optical wave 118 at least partially covered by one or more electro-optical transduction layers 128, as shown in FIGS. 2-5, for example. In the example of Figure 7, a series of valves 150 may be used to cap the well. A casing 106 may be placed in the wellbore 102. A production tube or a cabled line 152 may be inserted into the casing 106. The optical fiber cable 116 may be coupled within the casing 106, either by attachment at an inner portion of the casing 106 or a production tube or a cable line 152. In addition, the optical fiber cable 116 may be placed in or coupled to an inner portion of the casing 106. The optical fiber cable 116 may comprise one or more optical waveguides 118 (eg Figures 2-5) function as a sensor array for measuring the electromotive force at different points along the length of the optical fiber cable 116. Specific information regarding the fluids in the subterranean formation 104 may be inferred from the signal analysis from the optical fiber cable 116. The signal generator / detector 130 may be coupled to the signal cable. optical fiber 116 for receiving signals from the optical fiber cable 116.
[0039] La figure 8 illustre un exemple d'un système de surveillance de puits 100 qui peut être représentatif d’un puits sous-marin qui doit être surveillé à l'aide d'un câble de fibre optique 116, qui peut contenir un guide d’onde optique 118 au moins partiellement recouvert d'une ou des couches de transduction électro-optique 128, tel que le démontre les figures 2-5, par exemple. Dans l'exemple de la figure 8, une plateforme semi-submersible 154 peut être placée au-dessus du plancher océanique 156. Un conduit sous-marin 158 peut se prolonger d'un pont 160 de la plateforme semi-submersible 154 vers une installation de tête de puits 162. En dessous de l'installation de la tête de puits 162, le puits de forage 102 peut pénétrer la formation souterraine 104. Du ciment 108 peut entourer le tubage 106 dans le puits de forage 102. Le puits peut être adapté pour guider un fluide souhaité (par ex., du pétrole, du gaz, etc.) à partir du fond de puits de forage 102 vers la surface de la terre. Des perforations 164 peuvent être réalisées dans le puits de forage 102 pour faciliter le flux de fluide 166 à partir de la formation souterraine 104 vers le puits de forage 102 et ensuite vers la surface.FIG. 8 illustrates an example of a well monitoring system 100 which may be representative of a subsea well which must be monitored using an optical fiber cable 116, which may contain a optical waveguide 118 at least partially covered by one or more electro-optical transduction layers 128, as shown in FIGS. 2-5, for example. In the example of FIG. 8, a semi-submersible platform 154 can be placed above the seafloor 156. An underwater conduit 158 can extend from a bridge 160 of the semi-submersible platform 154 to an installation Well below the wellhead installation 162, the wellbore 102 can penetrate the subterranean formation 104. Cement 108 may surround the tubing 106 in the wellbore 102. The well may be adapted to guide a desired fluid (eg, oil, gas, etc.) from the wellbore bottom 102 to the earth's surface. Perforations 164 may be made in the wellbore 102 to facilitate the flow of fluid 166 from the subterranean formation 104 to the wellbore 102 and then to the surface.
[0040] Comme il est illustré, le câble de fibre optique 116 peut être placé le long d'une partie externe du tubage 106 ou le long du puits de forage 102. Par ailleurs, le câble de fibre optique 116 peut être placé dans, ou couplé à une partie interne, du tubage 106. Le câble de fibre optique 116 peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes optiques 118 (par ex. Les figures 2-5) fonctionnent comme un réseau de capteurs permettant de mesurer la force électromotrice au niveau de différents points le long de la longueur du câble de fibre optique 116. Des informations spécifiques concernant les fluides contenus dans la formation souterraine 104 peuvent être déduites de l'analyse du signal provenant du câble de fibre optique 116. Le générateur/détecteur de signal 130 peut être couplé au câble de fibre optique 116 pour la réception des signaux provenant du câble de fibre optique 116.As illustrated, the optical fiber cable 116 may be placed along an outer portion of the casing 106 or along the wellbore 102. Furthermore, the optical fiber cable 116 may be placed in, or coupled to an inner portion of casing 106. Optical fiber cable 116 may include one or more optical waveguides 118 (e.g., Figures 2-5) function as a sensor array for measuring electromotive force. at different points along the length of the optical fiber cable 116. Specific information regarding the fluids contained in the subterranean formation 104 may be inferred from the analysis of the signal from the optical fiber cable 116. The generator / detector signal 130 may be coupled to the optical fiber cable 116 for receiving signals from the optical fiber cable 116.
[0041] La figure 9 illustre un exemple d'un système de surveillance de puits 100 qui peut être représentatif d'un puits sous-marin qui doit être surveillé à l'aide d'un câble de fibre optique 116, qui peut contenir un guide d'onde optique 118 au moins partiellement recouvert d'une ou des couches de transduction électro-optique 128, tel que le démontre les figures 2-5, par exemple. Dans l'exemple de la figure 8, le guide d'onde optique 118 peut être placé sur une surface, telle que le plancher océanique 156. Le câble de fibre optique 116 peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes optiques 118 (par ex., les figures 2-5) fonctionnent comme un réseau de capteurs permettant de mesurer la force électromotrice au niveau de différents points le long de la longueur du câble de fibre optique 116. Des informations spécifiques concernant les fluides contenus dans la formation souterraine 104 peuvent être déduites de l’analyse du signal provenant du câble de fibre optique 116. Le générateur/détecteur de signal 130 peut être couplé au câble de fibre optique 116 pour la réception des signaux provenant du câble de fibre optique 116.FIG. 9 illustrates an example of a well monitoring system 100 that may be representative of an underwater well which must be monitored using an optical fiber cable 116, which may contain a optical waveguide 118 at least partially covered by one or more electro-optical transduction layers 128, as shown in FIGS. 2-5, for example. In the example of FIG. 8, the optical waveguide 118 may be placed on a surface, such as the seafloor 156. The optical fiber cable 116 may comprise one or more optical waveguides 118 (e.g. FIGS. 2-5) function as a network of sensors for measuring the electromotive force at different points along the length of the optical fiber cable 116. Specific information regarding the fluids contained in the underground formation 104 can be be derived from the signal analysis from the optical fiber cable 116. The signal generator / detector 130 may be coupled to the optical fiber cable 116 for receiving signals from the optical fiber cable 116.
[0042] La figure 10 illustre un exemple d'un système de surveillance de puits 100 qui peut être représentatif d'un puits qui doit être surveillé à l'aide d'un câble de fibre optique 116, qui peut contenir un guide d'onde optique 118 au moins partiellement recouvert d'une ou des couches de transduction électro-optique 128, tel que le démontre les figures 2-5, par exemple. Dans l'exemple de la figure 10, un tubage 106 peut être placé dans le puits de forage 102. Le câble de fibre optique 116 peut être placé le long d'une partie externe du tubage 106. Par ailleurs, le câble de fibre optique 116 peut être placé dans, ou couplé à une partie interne, du tubage 106. Le câble de fibre optique 116 peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes optiques 118 (par ex. Les figures 2-5) fonctionnent comme un réseau de capteurs permettant de mesurer la force électromotrice au niveau de différents points le long de la longueur du câble de fibre optique 116. Des informations spécifiques concernant les fluides contenus dans la formation souterraine 104 peuvent être déduites de l'analyse du signal provenant du câble de fibre optique 116. Le générateur/détecteur de signal 130 peut être couplé au câble de fibre optique 116 pour la réception des signaux provenant du câble de fibre optique 116.FIG. 10 illustrates an example of a well monitoring system 100 that may be representative of a well that must be monitored using an optical fiber cable 116, which may contain a guide for optical wave 118 at least partially covered by one or more electro-optical transduction layers 128, as shown in FIGS. 2-5, for example. In the example of Figure 10, a casing 106 may be placed in the wellbore 102. The optical fiber cable 116 may be placed along an outer portion of the casing 106. In addition, the fiber optic cable The optical fiber cable 116 may comprise one or more optical waveguides 118 (e.g., FIGS. for measuring the electromotive force at different points along the length of the optical fiber cable 116. Specific information regarding the fluids contained in the underground formation 104 can be deduced from the analysis of the signal from the optical fiber cable 116. The signal generator / detector 130 may be coupled to the optical fiber cable 116 for receiving signals from the optical fiber cable 116.
[0043] Comme il est illustré, un palan 168 peut être utilisé pour déployer un outil câblé 170 dans le puits de forage 102. L'outil câblé 170 peut comprendre un transmetteur 172, par ex., qui peut générer un signal électromagnétique, dans lequel le signal électromagnétique peut être détecté par le câble de fibre optique 116. La forme d'onde du courant transmetteur peut être résolue à partir de la force électromotrice mesurée pour récupérer la réponse de l'impulsion électromotrice. À partir d'une pluralité de différentes positions d'outils câblés 170 dans le puits dé forage 102, cette réponse d'impulsion électromotrice peut être utilisée pour la calibration des mesures de la force électromotrice. Par ailleurs, l'outil câblé 170 peut être utilisé pour déterminer la position du câble de fibre optique 116, particulièrement le guide d'onde optique 118 au moins partiellement recouvert de la ou des couches de transduction électro-optique 128 (par ex., Les figures 2-5), dans le puits de forage 102. Afin de déterminer la position azimut, le câble de fibre optique 116 peut être excité avec une source électrique et le signal acoustique obtenu peut être mesuré avec un capteur acoustique. Par ex., l'outil câblé 170 peut traverser le puits de forage 102 générant un champ électromagnétique à partir du transmetteur 172, par ex., avec une électrode en contact avec le tubage 106. La contrainte induite doit générer un signal acoustique qui peut être détecté avec un transducteur acoustiques 174, par ex., sur un outil câblé 170. La direction peut être obtenue en ayant de multiples transducteurs acoustiques 174 placés de façon azimut autour d'un corps d'outil câblé 170. Ceci peut être particulièrement avantageux pour la localisation du câble de fibre optique 116, par ex., avant certaines opérations du puits de forage 102, telles que la perforation.As illustrated, a hoist 168 may be used to deploy a wired tool 170 in the wellbore 102. The wired tool 170 may include a transmitter 172, e.g., which can generate an electromagnetic signal, in which wherein the electromagnetic signal can be detected by the optical fiber cable 116. The waveform of the transmitting current can be solved from the measured electromotive force to recover the response of the electromotive pulse. From a plurality of different wired tool positions 170 in the wellbore 102, this electromotive pulse response can be used for the calibration of the electromotive force measurements. On the other hand, the wired tool 170 may be used to determine the position of the optical fiber cable 116, particularly the optical waveguide 118 at least partially covered by the electro-optical transduction layer (s) 128 (e.g. Figures 2-5), in the wellbore 102. In order to determine the azimuth position, the optical fiber cable 116 can be excited with an electrical source and the acoustic signal obtained can be measured with an acoustic sensor. For example, the wired tool 170 can pass through the wellbore 102 generating an electromagnetic field from the transmitter 172, e.g., with an electrode in contact with the casing 106. The induced stress must generate an acoustic signal that can be detected with an acoustic transducer 174, e.g., on a wired tool 170. The direction can be obtained by having multiple acoustic transducers 174 placed azimuth around a wired tool body 170. This can be particularly advantageous for locating the optical fiber cable 116, e.g., prior to certain operations of the wellbore 102, such as perforation.
[0044] Pour les besoins de l'illustration, les exemples des figures 1 et 7-10 illustrent un puits de forage 102 qui est orienté à la verticale. Cependant, les procédés et les systèmes décrits ici peuvent être utilisés dans d'autres configurations de puits de forage 102, y compris une configuration de pénétration horizontale ou une configuration de puits de forage 102 oblique. En outre, les exemples des figures 1 et 6-10, illustrent différents agencements dans lesquels le guide d'onde optique 118 divulgué ici peut être utilisé dans la surveillance des puits. Il doit être compris que la présente divulgation ne doit pas être limité à une quelconque technique donnée pour le placement d'un guide d'onde optique 118 dans un puits, mais il est destiné à couvrir l'utilisation du guide d'onde optique 118 dans la surveillance des puits, qu'ils soit placé dans le tubage 106, à l'extérieur du tubage 106, au niveau d'une surface (par ex., le plancher océanique 156), etc.For the purposes of illustration, the examples of Figures 1 and 7-10 illustrate a wellbore 102 which is oriented vertically. However, the methods and systems described herein can be used in other wellbore configurations 102, including a horizontal penetration configuration or an oblique wellbore configuration. In addition, the examples of Figures 1 and 6-10, illustrate various arrangements in which the optical waveguide 118 disclosed herein can be used in well monitoring. It should be understood that the present disclosure should not be limited to any given technique for placement of an optical waveguide 118 in a well, but is intended to cover the use of the optical waveguide 118 in the well monitoring, whether placed in casing 106, outside casing 106, at a surface (e.g., seafloor 156), etc.
[0045] Les exemples divulgués de la détection de la force électromotrice peuvent être simultanément déployés avec d'autres systèmes de détection à base de fibre optique, comprenant, sans limitation, une détection par réseau acoustique, de température et de contrainte. Comme exemple, un guide d'onde optique 118 au moins partiellement recouvert d'une ou de plusieurs couches de transduction électro-optique 128, telles que divulguées ici, peut être déployé à partir du même câble renfermé dans le tubage, tel que le câble de fibre optique 116 de la figure 2, sous forme d'un ou de plusieurs systèmes de détection supplémentaires basés sur la fibre optique. Le déploiement des systèmes à base de fibre optique dans le même câble renfermé par le tubage peut procurer une stabilité opérationnelle, par ex., dans des environnements à pression élevée (par ex., 35 000 psi) tout en étant soumis à une réactivité chimique et des vibrations continues pour une période de temps prolongée, des conditions qui pourraient être rencontrées sur le plancher océanique ou dans des puits de champs de pétrole. Les guides d'ondes optiques 118 peuvent être multimodaux de sorte que plusieurs procédés de réseau de détection peuvent être interrogés en simultanée.The disclosed examples of the electromotive force detection may be simultaneously deployed with other optical fiber-based detection systems, including, without limitation, acoustic array, temperature and stress detection. As an example, an optical waveguide 118 at least partially covered by one or more electro-optical transduction layers 128, as disclosed herein, may be deployed from the same cable enclosed in the casing, such as cable of optical fiber 116 of FIG. 2, in the form of one or more additional detection systems based on the optical fiber. Deployment of fiber-based systems in the same casing-enclosed cable can provide operational stability, eg in high pressure environments (eg, 35,000 psi) while being chemically reactive and continuous vibrations for a prolonged period of time, conditions that could be encountered on the seafloor or in oilfield wells. The optical waveguides 118 may be multimodal so that a plurality of detection network methods may be interrogated simultaneously.
[0046] Dans certains exemples, les caractéristiques dépendantes de la température de la ou des couches de transduction électro-optique 128 peuvent être caractérisées pour la calibration des mesures de la force électromotrice. En pratique, la température ou le gradient de température à travers les intervalles d'interrogation du système de détection de la force électromotrice peut être mesuré et interrogé à distance à partir d'un système de réseau de détection de la température.In some examples, the temperature-dependent characteristics of the electro-optical transduction layer (s) 128 may be characterized for the calibration of the measurements of the electromotive force. In practice, the temperature or temperature gradient across the interrogation intervals of the electromotive force detection system can be measured and interrogated remotely from a temperature sensing network system.
[0047] Dans les exemples additionnels, les mesures de la force électromotrice peuvent être corrigées pour tenir compte des effets de la vibration en utilisant un système de réseau de détection acoustique, tel que le système de surveillance des puits 100 des figures 1 et 7-10. L'annulation du bruit acoustique et de vibration peut être réalisée à travers la longueur du guide d'onde optique 118 qui n'est pas sensibilisée (par ex., la ou les longueurs sans couche(s) de transduction électro-optique 128), aussi longtemps qu'ils sont déployés à proximité les uns des autres. Ceci peut être réalisé si les systèmes à base de fibre optique sont déployés dans le même câble renfermé par le tubage.In the additional examples, the measurements of the electromotive force can be corrected to take account of the effects of the vibration by using an acoustic detection network system, such as the well monitoring system 100 of FIGS. 1 and 7. 10. The cancellation of the acoustic and vibration noise can be performed through the length of the optical waveguide 118 which is not sensitized (eg, the length or lengths without electro-optical transduction layer (s) 128) as long as they are deployed close to each other. This can be achieved if fiber-based systems are deployed in the same cable enclosed by the casing.
[0048] Comme il est décrit ici, le réseau de systèmes de détection acoustique (par ex., le système de surveillance des puits 100 des figures 1 et 7-10) pourrait ne pas consommer d'énergie de capteur. Ceci peut être particulièrement avantageux pour le déploiement dans des environnements sous-marins, dans lesquels, l'énergie disponible à partir d'un nodule sous-marin peut être très limitée. Dans certains cas, les guides d'ondes optiques divulgués 118 peuvent être fabriqués pour permettre une production en masse efficace et une facilité de déploiement. Par ex., pour une surveillance de réservoir électromagnétique permanente, les guides d'ondes optiques 118 peuvent être préfabriqués et transportés sur un tambour de câble pour faciliter le déploiement.As described herein, the acoustic detection system network (e.g., the well monitoring system 100 of Figs. 1 and 7-10) may not consume sensor energy. This can be particularly advantageous for deployment in underwater environments, in which the energy available from a submarine nodule can be very limited. In some cases, the disclosed optical waveguides 118 may be fabricated to enable efficient mass production and ease of deployment. For example, for permanent electromagnetic reservoir monitoring, the optical waveguides 118 may be prefabricated and transported on a cable drum for ease of deployment.
[0049] Il peut y avoir plusieurs avantages potentiels aux systèmes et procédés divulgués ici, et on ne pourrait faire allusion qu'à quelques-uns seulement ici. L'un des plusieurs les avantages potentiels des procédés et systèmes peut être que le réseau de détection de la force électromotrice d'un champ électromagnétique peut être utilisé pour la surveillance du réservoir. Un autre avantage réside dans le fait que les électrodes ne seraient pas nécessaires pour la mesure de la force électromotrice (ou du champ électromagnétique). Un autre avantage est que la liaison des capteurs électromagnétiques indépendants avec le guide d'ondes optiques ne serait pas nécessaire, simplifiant ainsi la fabrication et le déploiement du système, par ex., dans des systèmes de surveillance de réservoir permanents.[0049] There may be several potential benefits to the systems and methods disclosed herein, and only a few can be mentioned here. One of the many potential benefits of processes and systems may be that the electromotive force detection network of an electromagnetic field can be used for monitoring the reservoir. Another advantage lies in the fact that the electrodes would not be necessary for measuring the electromotive force (or the electromagnetic field). Another advantage is that the connection of the independent electromagnetic sensors with the optical waveguide would not be necessary, thus simplifying the manufacture and deployment of the system, eg in permanent tank monitoring systems.
[0050] Pour faciliter une meilleure compréhension des présentes revendications, les 5 exemples suivants de certains aspects de la description sont donnés. Les exemples suivants ne doivent en aucun cas limiter ou définir la portée globale des revendications.[0050] To facilitate a better understanding of the present claims, the following 5 examples of certain aspects of the description are given. The following examples should in no way limit or define the overall scope of the claims.
EXEMPLESEXAMPLES
[0051] Dans les dernières années, il y a eu un investissement important dans les gisements de méthane houiller pour la production de gaz non conventionnel dans certaines ) régions, telles que l'Australie et les États-Unis. Dans un réservoir de méthane houiller, le métal peut être stocké dans des limets de charbon ou dissous dans les eaux fossiles. Le mécanisme primaire pour la production du méthanol mouillé peut être à travers le flux de Darcy à travers l'assèchement ou la dépressurisation des veines de charbon sur plusieurs mois. Au cours de l'assèchement, le métal est désorbé du charbon et avec l’augmentation de la perméabilité de la > formation s'écoule plus facilement vers le puits de forage.[0051] In recent years, there has been a significant investment in coal bed methane deposits for unconventional gas production in some regions, such as Australia and the United States. In a tank of coal bed methane, the metal can be stored in coal-litter or dissolved in fossil water. The primary mechanism for the production of wet methanol can be through the Darcy flow through the drying or depressurization of the coal seams over several months. During dewatering, the metal is desorbed from the coal and as the permeability of the formation increases, it flows more easily to the wellbore.
[0052] La figure 11 illustre un modèle hypothétique montrant la production du méthane houiller et la résistivité au cours du temps. Comme le démontre la FIG. 11, la production de méthane peut être négligeable au cours stades initiaux de dessèchement. Cependant, au cours du temps, la production d’eau peut diminuer et la production de méthane peut augmenter. I Graduellement, le charbon peut être desséché et dégazé. Ceci n’est généralement pas accéléré étant donné qu'un assèchement rapide peut entraîner une contraction du réservoir et donc une perméabilité diminuée en raison de la surcharge de pression. La production peut être augmentée par l'injection de dioxyde de carbone, étant donné que le dioxyde de carbone absorbe préférentiellement sur le charbon ; forçant la désorption du méthane et sa diffusion dans le système de limet.Figure 11 illustrates a hypothetical model showing the production of coal bed methane and resistivity over time. As shown in FIG. 11, the production of methane may be negligible during the initial stages of desiccation. However, over time, water production may decrease and methane production may increase. I Gradually, the coal can be desiccated and degassed. This is generally not accelerated since rapid dewatering can result in shrinkage of the reservoir and thus reduced permeability due to pressure overload. The production can be increased by the injection of carbon dioxide, since the carbon dioxide absorbs preferentially on the coal; forcing the desorption of methane and its diffusion in the lime system.
[0053] D'une perspective de physique de la roche, on peut supposer que l'assèchement est une substitution de fluide ; et donc, la résistivité doit changer. La résistivité d'un « charbon humide » peut être inférieure à 100 ohm-m (dépendamment de la résistivité de l'eau fossile), alors que la résistivité du « charbon sec » peut souvent être supérieure à 500 ohm-m (par ex., • 1000+ ohm-m). Par conséquent, la tomographie de résistance électrique peut être utilisée pour surveiller la gazéification du charbon souterrain.From a rock physics perspective, it can be assumed that dewatering is a substitution of fluid; and therefore, the resistivity must change. The resistivity of a "wet coal" can be less than 100 ohm-m (depending on the resistivity of fossil water), while the resistivity of "dry coal" can often be greater than 500 ohm-m (eg ., 1000+ ohm-m). Therefore, electrical resistance tomography can be used to monitor the gasification of underground coal.
[0054] La figure 12 illustre un modèle terrestre hypothétique d'un réservoir de méthane houiller soumis à une dégazéification. Tel qu'il est illustré, la résistivité initiale du réservoir peut être de 50 ohm-m et la résistivité finale du réservoir peut être de 500 ohm-m. Le système de surveillance de réservoir électromagnétique peut comprendre une source d'alimentation 112, qui peut être un transmetteur unipolaire électrique avec un courant de 1 A, et un système de réseau de détection de la force électromotrice, les deux étant déployés dans le même puits. Tel qu'il est illustré, le système de réseau de détection de la force électromotrice peut comprendre un guide d'onde optique 118 ayant une longueur de 20 pieds recouverte d'une couche de transduction électro-optique 118, le guide d'onde optique 118 pouvant être interrogé sur une longueur de 20 pieds. Le système peut fonctionner à 1 Hz. La figure 13 illustre le signal de force électromotrice pour la longueur de 20 pieds du guide d'onde optique 118 telle qu'elle serait mesurée pour le modèle de la figure 12. Le niveau du signal est de l'ordre de V. La figure 14 illustre la sensibilité qui serait mesurée sur une longueur de 20 pieds du guide d'onde optique 118 pour le modèle de la figure 12.Figure 12 illustrates a hypothetical ground model of a tank of coal bed methane subjected to degassing. As illustrated, the initial resistivity of the tank may be 50 ohm-m and the final resistivity of the tank may be 500 ohm-m. The electromagnetic tank monitoring system may include a power source 112, which may be an unipolar electric transmitter with a current of 1A, and an electromotive force sensing network system, both of which are deployed in the same well. . As illustrated, the electromotive force detection network system may comprise an optical waveguide 118 having a length of 20 feet covered with an electro-optical transducing layer 118, the optical waveguide 118 can be interrogated over a length of 20 feet. The system can operate at 1 Hz. Figure 13 illustrates the electromotive force signal for the 20-foot length of the optical waveguide 118 as it would be measured for the model of Figure 12. The signal level is The order of V. FIG. 14 illustrates the sensitivity that would be measured over a 20-foot length of the optical waveguide 118 for the model of FIG. 12.
[0055] La précédente description décrit plusieurs modes de réalisation des systèmes et des procédés d'utilisation décrits ici, qui peuvent contenir différentes étapes de procédé et d’autres combinaisons de composants. Il doit être compris que, bien que des modes de réalisation individuels puissent être présentés ici, la présente description couvre toutes les combinaisons des modes de réalisation décrits, comprenant, sans limitation, les différentes combinaisons de composants, les combinaisons d'étape de procédé et les propriétés du système. On comprendra que les compositions et les procédés sont décrits en termes de « comprenant », « contenant » ou « incluant » divers composants ou étapes, les compositions et procédés peuvent aussi « être constitués essentiellement de » ou « être constitués de » divers composants et étapes. En outre, les articles indéfinis « un » ou « une », tels qu'ils sont utilisés dans les revendications, sont définis ici pour signifier un ou plusieurs de l'élément qu'ils introduisent.The foregoing description describes several embodiments of the systems and methods of use described herein, which may contain different process steps and other combinations of components. It should be understood that, although individual embodiments can be presented here, the present disclosure covers all combinations of the described embodiments, including, without limitation, the various combinations of components, process step combinations and the properties of the system. It will be understood that the compositions and methods are described in terms of "comprising", "containing" or "including" various components or steps, the compositions and methods may also "consist essentially of" or "consist of" various components and steps. In addition, the indefinite articles "a" or "an" as used in the claims are defined herein to mean one or more of the element they introduce.
[0056] Par souci de concision, seuls certains intervalles sont décrits explicitement ici. Toutefois, les intervalles partant de toute limite inférieure peuvent être combinés avec toute limite supérieure pour couvrir un intervalle non explicitement indiqué, et des intervalles partant de toute limite inférieure peuvent être combinés à toute autre limite inférieure pour couvrir un intervalle non explicitement indiqué, de la même manière, les intervalles partant de toute limite supérieure peuvent être combinés avec toute autre limite supérieure pour indiquer un intervalle non indiqué explicitement. De plus, à chaque fois qu’on indique un intervalle numérique avec une limite inférieure et une limite supérieure, tout chiffre ou tout intervalle compris qui se trouve à l'intérieur de l'intervalle est spécifiquement inclus. En particulier, chaque intervalle de valeurs (de la forme, « d'environ a à environ b » ou, de façon équivalente, « d’environ a à b », ou, de façon équivalente, « d'environ a-b ») indiqué ici doit être compris comme décrivant chaque nombre et chaque intervalle englobé à l’intérieur de l'intervalle le plus large de valeurs s'il n'est pas explicitement indiqué. Ainsi, chaque point ou valeur individuelle peut servir à sa propre limite inférieure ou supérieure combinée à tout autre point ou valeur individuelle ou à toute autre limite inférieure ou supérieure, pour indiquer un intervalle non indiqué explicitement.For the sake of brevity, only certain intervals are explicitly described here. However, intervals from any lower limit may be combined with any upper limit to cover an interval not explicitly indicated, and intervals from any lower limit may be combined with any other lower limit to cover a non-explicitly indicated range of similarly, intervals from any upper limit may be combined with any other upper limit to indicate an interval not explicitly stated. In addition, whenever a numerical range with a lower bound and an upper bound is specified, any inclusive number or range within the range is specifically included. In particular, each range of values (of the form, "from about a to about b" or, equivalently, "from about a to b", or, equivalently, "from about ab") indicated here should be understood as describing each number and interval within the widest range of values if it is not explicitly stated. Thus, each individual point or value may serve its own lower or upper limit combined with any other point or individual value or other lower or upper limit to indicate an interval not explicitly stated.
[0057] Par conséquent, les présents modes de réalisation sont bien adaptés pour réaliser les objectifs et les avantages mentionnés et également ceux qui sont inhérents à la présente invention. Les modes de réalisation particuliers décris ci-dessus ne sont qu'illustratifs, étant donné que la présente invention peut être modifiée et pratiquée de façons différentes mais équivalentes qui seront évidentes aux spécialistes du domaine qui bénéficient des enseignements de l'invention. Bien que seuls des modes de réalisation individuels soient décrits, l'invention couvre toute combinaison de tous les modes de réalisation. De plus, aucune limitation n’est prévue aux détails de construction ou de conception décrits ici, autres que ceux décrits dans les revendications ci-dessous. En outre, les termes dans les revendications ont leur signification claire et ordinaire, sauf en cas d’indication explicite et claire autre définie par le demandeur. Il est donc évident que les modes de réalisation illustratifs particuliers décrits ci-dessus peuvent être altérés ou modifiés, et toutes ces variations sont considérées comme faisant partie de la portée et de l'esprit de ces modes de réalisation. En cas de conflit dans les usages d'un mot ou d'un terme dans cette description et dans au moins un brevet ou un autre document susceptible de se trouver ici à titre de référence, les définitions qui sont en accord avec cette description doivent être adoptées.Therefore, the present embodiments are well adapted to achieve the objectives and advantages mentioned and also those that are inherent in the present invention. The particular embodiments described above are illustrative only, since the present invention may be modified and practiced in different but equivalent ways which will be apparent to those skilled in the art who benefit from the teachings of the invention. Although only individual embodiments are described, the invention covers any combination of all embodiments. In addition, no limitation is provided to the construction or design details described herein, other than those described in the claims below. In addition, the terms in the claims have their clear and ordinary meaning, except in the case of explicit and clear indication other defined by the applicant. It is therefore obvious that the particular illustrative embodiments described above may be altered or modified, and all such variations are considered to be within the scope and spirit of these embodiments. In the event of a conflict in the use of a word or term in this description and in at least one patent or other document that may be referred to herein, the definitions that are consistent with that description must be adopted.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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